Estude o tamanho de pilha das relações com comprometimento à divisão

Como uma pilha sabe quando se dividir? Nós sabemos que as centenas de genes contribuem a uma onda da actividade ligada à divisão de pilha, mas para gerar que a pesquisa nova da onda mostra que as pilhas devem primeiramente crescer grandes bastante para produzir quatro proteínas chaves em quantidades adequadas. O estudo, publicado hoje em sistemas da pilha, oferece um trajecto para controlar o balanço entre o crescimento da pilha e a divisão, que é implicada em doenças incontáveis, incluindo cancros.

“Por anos nós soubemos que as pilhas devem alcançar um ponto inicial do tamanho antes da divisão de pilha, mas como as pilhas sabem quando alcançam que o ponto inicial foi um mistério,” disse Catherine Royer, autor principal, junto com Mike Tyers da universidade de Montreal. Royer é professor da constelação de Biocomputation e de bioinformática e professor no departamento de ciências biológicas no Rensselaer Polytechnic Institute, e membro do centro de Rensselaer para a biotecnologia e os estudos interdisciplinars (CBIS). “Algo ajusta o ponto inicial e algo detecta-o. Esta pesquisa estabelece o mecanismo atrás desta maquinaria do núcleo em pilhas de fermento de brotamento.”

A pesquisa igualmente resolve a pergunta de porque pilhas com acesso a uma partilha nutriente-deficiente do ambiente em um tamanho menor. Ambos os resultados são relacionados à abundância das quatro proteínas chaves exigidas.

“Muitas doenças incluem um elemento do tamanho e do crescimento anormais de pilha, e no momento em que nós temos poucos meios de controlar aqueles aspectos do crescimento da pilha,” disse Deepak Vashishth, director de CBIS. “Esta pesquisa marca um trajecto claro para a escolha de objectivos de factores da transcrição para mudar esse resultado. É um exemplo claro de como a medicina translational obtem seu começo em Rensselaer.”

Royer e sua equipe, que incluiu pesquisam de Rensselaer e do Université de Montréal, examinaram as pilhas de fermento, que se dividem brotando. Como com a maioria de pilhas, as pilhas de fermento devem primeiramente sintetizar os recursos necessários e crescer em tamanho, uma fase de ciclo de pilha conhecida como o G1. Aproximadamente 200 genes devem ser activados no fim do G1, e a equipa de investigação examinou cinco proteínas--a transcrição fatora SBF e MBF, o repressor transcricional Whi5, e G1 os cyclins Cin1 e Cin2--isso é exigido colectivamente para iniciar a transcrição daqueles 200 genes.

Os pesquisadores usaram uma técnica decontagem para medir a concentração absoluta de cada um das cinco proteínas actuais nas pilhas enquanto cresceram em tamanho. A técnica confia em criar um volume óptico muito pequeno e em fazer a varredura do “a microscopia número e do brilho” para recolher dados na luz emissora das proteínas fluorescente-etiquetadas em um volume seleto da pilha. Os cálculos baseados no relacionamento entre a intensidade de luz e as flutuações médias na intensidade de luz revelam o número de moléculas nesse volume.

Royer encontrou que como as pilhas cresceram em tamanho, as moléculas de quatro das cinco proteínas examinadas alcançaram um número grande bastante ligar aos 400 locais obrigatórios calculados nos 200 genes que as proteínas controlam. O comprometimento à divisão foi provocado quando a pilha cresceu grande bastante para saturar os locais obrigatórios.

“Em uma pilha pequena, apenas não havia bastante deles a ligar a todos os locais. Enquanto a pilha cresce, a concentração permanece a mesma, mas ter a mesma concentração em uma pilha maior significa que há mais moléculas, e eventualmente bastante para ligar aos locais disponíveis,” disse Royer. “Despeja que este sistema é um mecanismo simples da titulação. É bioquímica muito directa.”

A equipe cresceu pilhas no media do crescimento--um líquido projectou apoiar o crescimento da pilha de fermento--com tipos diferentes dos nutrientes. Quando a equipe examinou as pilhas crescidas no media com nutrientes deficientes, descobriram que aquelas pilhas “acima-estavam regulando,” a produção de mais moléculas das quatro proteínas chaves dadas seu tamanho de pilha, e conseqüentemente a provocação do comprometimento à divisão em um tamanho menor. Encontrar explica porque as pilhas crescidas em um ambiente nutriente-deficiente são menores em tamanho.

“É contador-intuitivo, mas a determinado nível, faz o sentido,” Royer disse. “Se você é uma pilha de fermento, e você está em um ambiente nutriente-deficiente, sua melhor aposta é sobrevivência da colônia um pouco do que o indivíduo. E assim você divide-se em um tamanho menor para apoiar a colônia.”

De “o número de cópia do factor da transcrição G1/S é uma causa determinante Crescimento-Dependente do comprometimento do ciclo de pilha no fermento” aparece em sistemas da pilha. A pesquisa continuada será financiada através do National Science Foundation.

A pesquisa sobre a homeostase do tamanho de pilha cumpre o instituto politécnico novo, um paradigma emergente para o ensino superior que reconhece que os desafios e as oportunidades globais são tão grandes eles não podem adequadamente ser endereçados mesmo pela pessoa a mais talentoso que trabalha apenas. Saques de Rensselaer como estradas transversaas para a colaboração -- trabalhando com os sócios através das disciplinas, dos sectores, e das regiões geográficas -- para endereçar desafios globais complexos, usando as ferramentas e as tecnologias as mais avançadas, muitos de que são tornados em Rensselaer. A pesquisa em Rensselaer endereça algum do mundo que pressiona desafios tecnologicos -- da segurança energética e da revelação sustentável à biotecnologia e à saúde humana. O instituto politécnico novo é transformativo no impacto global da pesquisa, em sua pedagogia inovativa, e nas vidas dos estudantes em Rensselaer.